[发明专利]一种SCMA网络的无线中继部署方法

权利要求书

1.一种SCMA网络的无线中继部署方法，所述部署方法如下：

步骤1：建立2跳中继通信模型，基站在圆形小区的中心，N_s个中继和基站的距离相等且假设为r_n，任意中继n的位置表示为(r_n,(n-1)2π/N_s)，SCMA码本中非零码字的数量为L，码本碰撞个数为ζ；

步骤2：第一阶段基站以多播的方式向所有中继节点和用户发送信息，并计算解调结果，如果用户接收成功，则省略第二阶段发送；如果用户解调失败且有中继解调成功，则第二阶段由所有成功的中继转发至用户，用户通过最大比合并接收信息，如果所有中继和用户都解调失败，由基站在第二阶段重新发送消息给用户；

步骤3：计算用户在第一阶段的平均中断概率：

第一阶段中继的平均中断概率：

第二阶段当所有中继都解调失败时候的平均中断概率：

及有中继解调成功时候的中断概率：

进一步可以计算出用户的两阶段总平均中断概率为

其中，T_s为中断门槛，

分别对应传输阶段由信道增益决定的伽马随机变量,P_s1是对应阶段的发送功率，N为解调成功的中继集合，R为小区半径，r_u为用户u到基站的距离,f(r_u,θ_u)为用户u在小区内的坐标系的概率密度函数，f(r_u)为用户和基站距离的概率密度函数；

步骤4：通过P_s中含有的中继部署相关的功率分配因子α＝P_s1ξ/(2P)及位置因子μ＝r_n/R来求解使得平均中断概率最小化的最优中继部署方法；

首先对平均中断概率P_s进行近似化计算，以减少计算复杂度，可得到用户两阶段总平均中断概率近似为：

构建最优中继部署方案的函数为优化变量为功率分配因子α及中继位置因子μ，由该等式可以看出功率分配因子和中继位置对系统中断概率的影响是相互独立的，因此我们可以分别进行求解；

其次，求解最优功率分配因子α，通过对的A部分进行计算可得到当

成立时为最优功率分配因子，可得α≈0.5

最后，将B部分进行转换可以得到

可以看出其受中继位置及中继总数的影响且无法得到解析求解，对此我们通过蒙特卡罗进行数值求解即可得到给定中继数量时的最优中继位置。